CN106494343A - 一种智能破玻器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能破玻器控制系统,包括远程监控数据中心、智能破玻器以及电磁击窗器，所述智能破玻器的输出端与远程监控数据中心的输入端连接，所述智能破玻器的输出端与电磁击窗器的输入端连接；所述智能破玻器由CPU模块、继电器驱动模块、状态采集模块、电源模块和GPRS无线数据传输模块构成；与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：有两种不同的启动方式：一方面可以在紧急情况下由司机按下紧急启动按钮击碎玻璃，另一方面也可以由后台管理人员进行远程操作，以保障在司机出现意外的情况下击碎玻璃。可以随时监控智能破玻器的连接状态和工作状态并及时上报后台，可以随时提醒司机和后台管理人员。
Description
技术领域
本发明是一种智能破玻器控制系统，属于公交车逃生技术领域。
背景技术
现代生活离不开公共交通，公共交通设施的安全变得尤为重要，最近几年公共交通意外情况时有发生，因此保卫公共交通的安全，降低交通意外的危害程度已经刻不容缓，公共交通中除了上、下客门的通道外，最方便乘客逃生的通道也就是钢化玻璃了，但是在紧急的情况下，能否及时准确的找到安全锤、打开紧急安全阀就显得尤为的重要，汽车有价生命无价，快速稳定的为乘客打通逃生窗口就是重中之重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运作稳定，能实时显示使用状态，并能远程本地多种方式启动，且能反复使用的智能破玻器控制系统。
为实现上述目的，本发明提供智能破玻器控制系统，包括远程监控数据中心、智能破玻器以及电磁击窗器，所述智能破玻器的信号控制端与远程监控数据中心连接，所述智能破玻器的输出端与电磁击窗器的输入端连接；
所述智能破玻器由CPU模块、继电器驱动模块、状态采集模块、电源模块和GPRS无线数据传输模块构成；
CPU模块采用包括单片机，单片机型号为STC12C5A60S2，单片机的14脚通过电容C1、电容C2连接单片机的15脚，且在电容C1和电容C2之间连接AGND，单片机的14脚还通过晶振X1与单片机的15脚连接，电容C1、电容C2和晶振X1组成单；单片机的片机的振荡电路，晶振X1上电后为单片机提供20.48MHz时钟，单片机的19脚、20脚、21脚、22脚分别连接四个监测点CHECK，单片机的38脚通过保险管FB1连接5V电源，单片机的38脚通过电阻R2连接单片机的29脚，单片机的38脚通过并联的电容C3和电解电容C4连接AGND，单片机的29脚通过电阻R3连接AGND，单片机的25脚通过电阻R4连接PBQ_1点，单片机的23脚通过电阻R5连接PBQ_2点，其中电容C3、电阻R4以及电阻R3组成单片机的复位电路，单片机的复位信号RST在低电平复位；
继电器驱动模块包括双刀双掷继电器，所述的继电器为HF13F-024-2Z2继电器，继电器的12脚接电磁击窗器的电源引脚，继电器的8脚接24V电源，继电器的4脚通过二极管D10与继电器的8脚连接，5V电源通过电阻R14和二极管D5与继电器的4脚连接，且在电阻R14和二极管D5之间设置监测点CHECK1；继电器的13脚接24V电源并通过二极管D13与继电器的14脚连接，继电器的14脚依次通过电阻R18、三极管Q1、电阻R20接AGND，三极管Q1的中间脚接PBQ_1，继电器的另一侧引脚即继电器的1脚、5脚、9脚与前述继电器的4脚、8脚、12脚相同设置；
状态采集模块主要由提示电路构成，所述的继电器的12脚通过电阻R6及发光二极管D1连接AGND，且继电器的12脚还通过电阻R13连接5V电源；
GPRS无线数据传输模块由无线模块GTM900和SIM卡组成，且无线模块通过其18脚、19脚与CPU模块进行信号通信；
更进一步方案是，所述的电容C1、电容C2规格为15pF，电容C3的规格为100nF，电解电容C4的规格为10uF，电阻R2的规格为13k，电阻R3的规格为6.5k，电阻R14规格为2K，二极管D5、D10为SK34，二极管D12为SK510，所三极管Q1为s8050，电阻R6规格为2K/1%，电阻R13规格为4.7K/1%，电解电容C14规格为470uF/25V，电解电容C13规格为100uF/50V，电解电容C17规格为0.1uF/50V，电解电容C12规格为470uF/25V，电解电容C16规格为470uF/25V，电容C15规格为10uF/25V，电容C11规格为100nF，电容C10规格为10nF，所述的电阻R22规格为1.5K/1%，所述的电阻R23规格为4.3K/1%，所述的电感L1规格为10uH/5A。
本发明解决的关键问题是：如何稳定的驱动电磁击窗器，电磁击窗器如何能够做到重复利用以及数据的采集、发送与接收。本发明中通过双刀双掷电磁式继电器来切换不同的状态电源，当继电器切换到驱动电源时，电磁击窗器工作，完成击破玻璃的工作；当继电器恢复到检测电源时，通过CPU模块便可以检测到电磁击窗器的接触状态和工作状态，通过对电磁击窗器和电磁式继电器中的电感进行反向电动势的抑制实现电磁式继电器的重复使用；最后通过CPU实现数据的采集和分析，处理好的数据通过GPRS模块实现数据传输。根据车辆编号进行地址区分，通过CPU模块实现检测和控制破玻器的状态，并将状态数据以无线GPRS方式实时的发送到远程监控数据中心；远程监控数据中心可以是安装有破玻系统分析软件的一台PC机，实现对接收到的各终端的实时数据进行分析处理。
而远程控制时，单片机通过将I/O口设成推挽输出，来驱动三极管Q1导通，从而使继电器吸合，此时继电器输出电压就将由静态的5V变成24V，此时电磁击窗器通过电磁感应原理使电磁击窗器工作，电磁击窗器工作结束后，继电器吸合状态自动释放，继电器输出电压从24V切换为静态的5V，从而可以重复使用，当电磁击窗器接触不良或者是未接入，监测点就会是一个高电平，此时单片机通过判断高低电平来判断电路是否接触良好，通过LED灯直观的显示出来让司机有一个感官上的判断。最后监测的数据通过串口发送到GPRS模块，由GPRS模块最终发送到后台终端平台上面，终端平台也可以根据相应的地址来选择远程发送数据到GPRS模块，最后由GPRS模块将数据发送给单片机实现远程操作。
综上所述，本发明所得到智能破玻器控制系统，基于电磁式继电器，利用电磁感应原理实现对电磁击窗器的驱动，采用单片机对电磁击窗器的状态进行检测和控制，再通过无线GPRS模块进行数据的发送和接受，在远程监控数据中心实现对各个车辆的破玻器状态进行统计和远程启动。遇到紧急情况可以一键启动电磁击窗器或后台紧急启动电磁击窗器进行击破玻璃，打开逃生通道。
本发明相比以前安全锤、紧急安全阀有如下两个特点：
一、它有两种不同的启动方式：一方面可以在紧急情况下由司机按下紧急启动按钮击碎玻璃，另一方面也可以由后台管理人员进行远程操作，以保障在司机出现意外的情况下击碎玻璃。
二、它可以随时监控智能破玻器的连接状态和工作状态并及时上报后台，可以随时提醒司机和后台管理人员。
因此本设备安装在公共交通上面可以很大程度降低意外的危害程度，降低损失。
附图说明
图1为本发明一种智能破玻器控制系统的模块结构示意图。
图2为本发明一种智能破玻器控制系统的CPU模块电路图。
图3为本发明一种智能破玻器控制系统的继电器驱动模块原理图。
图4为本发明一种智能破玻器控制系统的第二组继电器驱动模块原理图。
图5为本发明一种智能破玻器控制系统的状态采集模块原理图。
图6为本发明一种智能破玻器控制系统的电源模块原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1-6所示，本实施例描述的智能破玻器控制系统，包括远程监控数据中心、智能破玻器以及电磁击窗器，所述智能破玻器的信号控制端与远程监控数据中心连接，所述智能破玻器的输出端与电磁击窗器的输入端连接；
所述智能破玻器由CPU模块、继电器驱动模块、状态采集模块、电源模块和GPRS无线数据传输模块构成；
CPU模块采用包括单片机，单片机型号为STC12C5A60S2，单片机的14脚通过电容C1、电容C2连接单片机的15脚，且在电容C1和电容C2之间连接AGND，单片机的14脚还通过晶振X1与单片机的15脚连接，电容C1、电容C2和晶振X1组成单；单片机的片机的振荡电路，晶振X1上电后为单片机提供20.48MHz时钟，单片机的19脚、20脚、21脚、22脚分别连接四个监测点CHECK，单片机的38脚通过保险管FB1连接5V电源，单片机的38脚通过电阻R2连接单片机的29脚，单片机的38脚通过并联的电容C3和电解电容C4连接AGND，单片机的29脚通过电阻R3连接AGND，单片机的25脚通过电阻R4连接PBQ_1点，单片机的23脚通过电阻R5连接PBQ_2点，其中电容C3、电阻R4以及电阻R3组成单片机的复位电路，单片机的复位信号RST在低电平复位；
继电器驱动模块包括双刀双掷继电器，所述的继电器为HF13F-024-2Z2继电器，继电器的12脚接电磁击窗器的电源引脚，继电器的8脚接24V电源，继电器的4脚通过二极管D10与继电器的8脚连接，5V电源通过电阻R14和二极管D5与继电器的4脚连接，且在电阻R14和二极管D5之间设置监测点CHECK1；继电器的13脚接24V电源并通过二极管D13与继电器的14脚连接，继电器的14脚依次通过电阻R18、三极管Q1、电阻R20接AGND，三极管Q1的中间脚接PBQ_1，继电器的另一侧引脚即继电器的1脚、5脚、9脚与前述继电器的4脚、8脚、12脚相同设置；
状态采集模块主要由提示电路构成，所述的继电器的12脚通过电阻R6及发光二极管D1连接AGND，且继电器的12脚还通过电阻R13连接5V电源；
GPRS无线数据传输模块由无线模块GTM900和SIM卡组成，且无线模块通过其18脚、19脚与CPU模块进行信号通信；
其中所述的电容C1、电容C2规格为15pF，电容C3的规格为100nF，电解电容C4的规格为10uF，电阻R2的规格为13k，电阻R3的规格为6.5k，电阻R14规格为2K，二极管D5、D10为SK34，二极管D12为SK510，所三极管Q1为s8050，电阻R6规格为2K/1%，电阻R13规格为4.7K/1%，电解电容C14规格为470uF/25V，电解电容C13规格为100uF/50V，电解电容C17规格为0.1uF/50V，电解电容C12规格为470uF/25V，电解电容C16规格为470uF/25V，电容C15规格为10uF/25V，电容C11规格为100nF，电容C10规格为10nF，所述的电阻R22规格为1.5K/1%，所述的电阻R23规格为4.3K/1%，所述的电感L1规格为10uH/5A。
在实际应用时，如图3、图4所示，双刀双掷继电器可以驱动4路电磁击窗器，电阻R14与二极管D5构成一组，电阻R15与二极管D6构成一组，电阻R16与二极管D7构成一组，电阻R17与二极管D8构成一组，监测的工作原理为：当电磁击窗器不接的时候电阻R14与二极管D5无法形成回路，此时监测点CHECK1的电压则为5V的电源电压，当电磁击窗器正常接入电路时候，电阻R14与二极管D5构成回路，通过欧姆定律可以算得监测点电压为： 0.7V，其中电磁击窗器的电阻为8Ω,这样CPU模块就可以根据高低电平不同来检测电磁击窗器是否接入完整。
2路驱动电路的构成为：一路由继电器13引脚，14引脚，电阻R18，R20，三极管Q1，二极管D13构成，另一路由继电器13引脚，14引脚，电阻R19，R21，三极管Q2，二极管D14构成，电阻R18和电阻R20是确保三极管工作时处于饱和状态，D13则是抑制破玻器工作后的反向电动势对产品损坏。
状态采集模块如图5所示，电阻R6和LED灯D1构成一组破玻器状态的提示电路，连接在引脚J6上，而其他的提示电路分别对应连接J3、J4、J5，一起组成4个破窗器的监视警告电路。
如图6所示，电源模块通过LM2596-ADJ的电源芯片对车载电源进行降压处理，保证了输出电源为单片机工作电压，同时加入了共轭滤波器，保证了电源输出的平稳。而另一方面，通过二极管的设置防止电源反接对破玻器造成的影响，而24V输入线路通过三个并联的二极管连接24V输出线路则直接给破玻器供电同时还能隔离破玻器工作时对车载电源造成的影响，保障整套设备的正常运行；两个电阻R11和R22则能有效控制输出电源的电压，保证电源系统以及后部接入的单品机的稳定运行。
Claims (2)
1.一种智能破玻器控制系统，包括远程监控数据中心、智能破玻器以及电磁击窗器，其特征在于：所述智能破玻器的信号控制端与远程监控数据中心连接，所述智能破玻器的输出端与电磁击窗器的输入端连接；
所述智能破玻器由CPU模块、继电器驱动模块、状态采集模块、电源模块和GPRS无线数据传输模块构成；
CPU模块采用包括单片机，单片机型号为STC12C5A60S2，单片机的14脚通过电容C1、电容C2连接单片机的15脚，且在电容C1和电容C2之间连接AGND，单片机的14脚还通过晶振X1与单片机的15脚连接，电容C1、电容C2和晶振X1组成单；单片机的片机的振荡电路，晶振X1上电后为单片机提供20.48MHz时钟，单片机的19脚、20脚、21脚、22脚分别连接四个监测点CHECK，单片机的38脚通过保险管FB1连接5V电源，单片机的38脚通过电阻R2连接单片机的29脚，单片机的38脚通过并联的电容C3和电解电容C4连接AGND，单片机的29脚通过电阻R3连接AGND，单片机的25脚通过电阻R4连接PBQ_1点，单片机的23脚通过电阻R5连接PBQ_2点，其中电容C3、电阻R4以及电阻R3组成单片机的复位电路，单片机的复位信号RST在低电平复位；
继电器驱动模块包括双刀双掷继电器，所述的继电器为HF13F-024-2Z2继电器，继电器的12脚接电磁击窗器的电源引脚，继电器的8脚接24V电源，继电器的4脚通过二极管D10与继电器的8脚连接，5V电源通过电阻R14和二极管D5与继电器的4脚连接，且在电阻R14和二极管D5之间设置监测点CHECK1；继电器的13脚接24V电源并通过二极管D13与继电器的14脚连接，继电器的14脚依次通过电阻R18、三极管Q1、电阻R20接AGND，三极管Q1的中间脚接PBQ_1，继电器的另一侧引脚即继电器的1脚、5脚、9脚与前述继电器的4脚、8脚、12脚相同设置；
状态采集模块主要由提示电路构成，所述的继电器的12脚通过电阻R6及发光二极管D1连接AGND，且继电器的12脚还通过电阻R13连接5V电源；
GPRS无线数据传输模块由无线模块GTM900和SIM卡组成，且无线模块通过其18脚、19脚与CPU模块进行信号通信；
电源模块包括24V输入线路和GND接地线路，24V输入线路上通过二极管SK34、共轭滤波器连接LM2596-ADJ电源芯片的IN脚，GND接地线路通过共轭滤波器连接AGND；在LM2596-ADJ电源芯片的IN脚和AGND之间并联有瞬态抑制二极管5KP14CA、以及电解电容C14、电解电容C13、电解电容C17，LM2596-AD电源芯片的OUT脚通过电感L1连接5V输出线路，且LM2596-AD电源芯片的OUT脚通过二极管SK510连接AGND；LM2596-AD电源芯片的FB脚通过并联的电阻R23和电容C10连接5V输出线路，LM2596-AD电源芯片的FB脚通过电阻R22连接AGND；LM2596-AD电源芯片的ON脚和GND脚均接AGND，所述的24V输出线路通过三个并联的二极管SK510连接24V输出线路。
2.根据权利要求1所述的智能破玻器控制系统，其特征是所述的电容C1、电容C2规格为15pF，电容C3的规格为100nF，电解电容C4的规格为10uF，电阻R2的规格为13k，电阻R3的规格为6.5k，电阻R14规格为2K，二极管D5、D10为SK34，二极管D12为SK510，所三极管Q1为s8050，电阻R6规格为2K/1%，电阻R13规格为4.7K/1%，电解电容C14规格为470uF/25V，电解电容C13规格为100uF/50V，电解电容C17规格为0.1uF/50V，电解电容C12规格为470uF/25V，电解电容C16规格为470uF/25V，电容C15规格为10uF/25V，电容C11规格为100nF，电容C10规格为10nF，所述的电阻R22规格为1.5K/1%，所述的电阻R23规格为4.3K/1%，所述的电感L1规格为10uH/5A。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170315 |